Функционирование ветрогенераторных установок

  Категория » Альтернативная энергетика » Ветрогенераторы   


Для нормального функционирования ветряному двигателю требуется зона с постоянной высокой активностью ветра. При расчете рентабельности установки крупных ветрогенераторов рассчитывается среднегодовая активность ветра, что позволяет с высокой точностью определить количество производимой энергии.

Типы ветряков

Ветряные двигатели можно разделить на две группы по расположению оси вращения ветроколеса. Двигатели с горизонтальной осью вращения более распространены и известны, чем с вертикальной.


Функционирование ветрогенераторных установок

Горизонтальная ось вращения

В ветряках с горизонтальной осью вращения роторный вал и генератор располагаются наверху, при этом система должна быть направлена на ветер. Малые ветряки направляются с помощью флюгерных систем, в то время как на больших (промышленных) установках имеются «датчики ветра» и сервоприводы, которые поворачивают ось вращения на ветер. Большинство промышленных ветрогенераторов оснащены коробками передач, которые позволяют системе подстраиваться на текущую скорость ветра.

В силу того, что мачта создает турбулентные потоки после себя, то ветроколесо обычно ориентируется по направлению против воздушного потока. Лопасти ветроколеса делают достаточно прочными, чтобы предотвратить их соприкосновение с мачтой от сильных порывов ветра. Вдобавок к этому, само колесо располагается на некотором расстоянии от мачты и иногда даже устанавливается под углом.

При монтаже ветрогенераторных установок рекомендуется заказывать строительные услуги для того, чтобы монтаж ветряка был выполнен качественно. Ветряки, расположенные по ветру, строились, несмотря на проблемы с турбулентностью, из-за отсутствия необходимости установки дополнительных механизмов ориентации по ветру. Вдобавок, благодаря тому, что лопастям есть куда прогибаться, их площадь можно сократить и, тем самым, уменьшить сопротивление ветра. Всё же из-за вопросов связанных с надежностью ветряки, направленные против ветра, получили большое распространение.

Достоинства горизонтальной оси:
1. Изменяемый шаг лопаток турбины, который позволяет использовать энергию ветра по максимуму в зависимости от времени дня и сезона.
2. Высокая мачта позволяет добираться до более сильных ветров. Нужно иметь в виду, что в некоторых районах сила ветра увеличивается на 20% и, соответственно, энергетическая выгода на 34% при повышении на каждые 10 метров.
3. Высокая эффективность благодаря тому, что ветроколесо всегда направляется перпендикулярно ветру, используя весь поток воздуха. В системах с вертикальной осью вращения и большинстве типов воздухоплавательных ветрогенераторов часть системы работает против набегающего потока воздуха, что, отчасти, ведет к снижению эффективности.

Недостатки горизонтальной оси:
1. Высокие мачты высотой до 90 метров и длинные лопасти, которые трудно транспортировать, расходы на которую могут достигать 20% сооружения конструкции и стоимости всего оборудования.
2. Для сооружения промышленных ветрогенераторов требуется специализированное оборудование и высококвалифицированные сотрудники.
3. Массивность самой мачты, которой необходимо нести на себе все элементы.
4. Возмущения в радиосигналах и связи из размеров.
5. Необходимость установки системы направления оси на ветер.

Функционирование ветрогенераторных установок

Вертикальная ось вращения

Ось ротор таких генераторов располагается вертикально. Основным преимуществом такой системы является отсутствие необходимости направления оси на ветер – установка использует поступающий с любого направления воздух. Особенно эффективными ветрогенераторы с вертикальной осью вращения показали себя в областях с переменным ветром.

Подтипы ветрогенераторов с вертикальной осью вращения:
1. Турбина Дариуса
Этот тип ветрогенератора был запатентован французским инженером Джорджем Джин Мари Дариусом (Georges Jean Marie Darrieus) в 1931 году.
Установка имеет довольно высокую эффективность, но при этом образуются серьезные нагрузки на мачту, что делает систему ненадежной. Так же система обладает большим стартовым моментом, который с трудом может быть создан ветром. Чаще всего такой момент производится только внешним воздействием.
2. Турбина Савониуса
Была создана финским инженером Сигуртом Савониусом (Sigurd J. Savonius) в 1922 году. Ветряк представляет собой сребковое устройство с двумя или более совками, аналогичными тем, что писпользуются в анемометрах (прибор для измерения силы ветра).


Достоинства вертикальной оси:
1. Возможность применения конструкции меньших размеров.
2. Отсутствие механизмов ориентации по ветру.
3. Рабочие элементы располагаются близко к земле, что облегчает их обслуживание.
4. Невысокая минимальная рабочая скорость ветра (система начинает производить электричество при скорости ветра в 2-2,5 метра в секунду).
5. Позволяет строительство в местах, где невозможно возведение высоких сооружений.
6. Во время работы производит меньше шума.

Недостатки вертикальной оси:
1. Из-за потерь на вращении против потока воздуха большинство ветрогенераторов с вертикальной осью вращения почти в два раза менее эффективны, чем с горизонтальной.
2. Поскольку некоторые элементы системы находятся внизу и, соответственно, под весом конструкции, то их ремонт или замена могут быть невозможны без демонтажа самой мельницы. Конечно, если такое не предусмотрено конструкцией конкретного генератора.

Функционирование ветрогенераторных установок

Ветрогенераторы современного образца

Ветрогенераторы, применяемые для получения электроэнергии в наши дни, имеют трехлопастное ветроколесо, направляемое на ветер с помощью специальных двигателей, управляемых компьютерами. Высота мачты промышленного ветрогенератора варьируется в диапазоне от 60 до 90 метров. Ветроколесо совершает 10-20 поворотов в минуту. В некоторых системах присутствует подключаемая коробка передач, позволяющая ветроколесу вращаться быстрее или медленнее, в зависимости от скорости ветра, при сохранении режима выработки электроэнергии. Все современные ветрогенераторы оснащены системой возможностью автоматической остановки на случай слишком сильных ветров.

Малые ветрогенераторы

К малым ветрогенераторам относятся установки мощностью до 100 кВт. Именно они преимущественно используются для снабжения электроэнергией частных домов, ферм и небольших производств. Самые большие ветрогенераторы сооружен немецкими компаниями Энеркон (Enercon) и Репауэр (REpower). Ветряк Энеркон Е-126 (Enercon E-126) достигает мощности в 6 МВт, высоту в 198 метров и диаметр ветроколеса 126 метров, Репауэр 5М (Repower 5M) – 6 МВт, высота 183 метра, диаметр 126 метров.


Несмотря на возможность производить энергию без выделения вредных выбросов и отходов, ветрогенераторные установки имеют ряд недостатков.
Основным недостатком является ветер - непостоянный и скачкообразный источник энергии. Количество энергии, получаемой таким путем, может изменяться изо дня в день. При этом любые изменения могут происходить за короткий период времени. Чаще всего места наиболее пригодные для работы ветрогенераторов очень не удобны для проживания. При этом приходиться решать множественные проблемы передачи такой энергии из таких труднодоступных мест. При всем этом ветрогенераторы являются очень эффективным и экологически чистым источником возобновляемой энергии.



Вы можете сохранить эту статью:

Функционирование ветрогенераторных установок

из категории » Ветрогенераторы »  в сервисах:



Просто нажмите на кнопку нужного Вам сервиса и данная статья будет сохранена.

Дополнительная информация по теме:

Что такое ветрогенератор ? Что такое ветрогенератор ?

Итак, что из себя представляет установка, которую принято называть ветрогенератором или ветроэнергетической установкой? Конструктивно ветрогенератор состоит из ветроколеса с лопастями, повышающего редуктора, генератора, установленного на мачте, инвертора, аккумуляторной батареи. Сила ветра вращает в ...

Преимущества современных ветрогенераторных установок Преимущества современных ветрогенераторных установок

Ветрогенераторы преобразуют кинетическую энергию ветра в электрическую и относятся к альтернативным источникам энергии. Ветрогенераторы можно разделить на две категории: промышленные и для частного использования. В отличие от традиционных источников, ветрогенераторы не загрязняют окружающую среду и ...

Рекомендации по эксплуатации ветрогенераторных установок Рекомендации по эксплуатации ветрогенераторных установок

Почему ветер, а не солнце? - потому что стоимость 1 Вт ветряной электростанции в 3 раза меньше солнечной;- потому что ветер дует всегда и везде, а солнце в Украине светит не так часто;- потому что отдача солнечной панели в пасмурную погоду в 5 раз меньше заявленной;- потому что КПД солнечной батареи ...

Ветрогенератор EuroWind-10 от 19900 USD Ветрогенератор EuroWind-10 от 19900 USD

Ветрогенератор мощностью 10 кВт - это оптимальный выбор для постоянного обеспечения энергией больших домов. Также этот ветрогенератор используется для обеспечения электричеством средних производств и коммерческих объектов. Данного ветрогенератора вполне достаточно для придорожных магазинов, небол ...

Основные преимущества вертикальных ветрогенераторов Основные преимущества вертикальных ветрогенераторов

Вертикальные ветрогенераторы имеют существенные преимущества в сравнении с горизонтальными ветрогенераторами, так как у них отсутствует вибрация и они полностью бесшумны в работе. Аналогично тепловым насосам и солнечным модулям вертикальные ветрогенераторы не вредят окружающей среде. К примеру, в от ...


Для поиска по всем категориям нашего сайта рекомендуем Вам пройти авторизацию либо зарегистрироваться.

Яндекс.Метрика Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru   "СМАРТ Системы"      © 2007-2016 Все права защищены.